【课件】2024届高三生物一轮复习课件第37讲+基因工程和生物技术的安全性与伦理问题.pptx
《【课件】2024届高三生物一轮复习课件第37讲+基因工程和生物技术的安全性与伦理问题.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【课件】2024届高三生物一轮复习课件第37讲+基因工程和生物技术的安全性与伦理问题.pptx(65页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第37讲 基因工程和生物技术的安全性与伦理问题考点一重组DNA 技术的基本工具【知识框架】指按照人们的愿望,进行严格的设计并通过转基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,因此又叫作DNA重组技术。【归纳定义】工程别名:操作对象:操作水平:工程实质:什么是基因工程?P67DNA重组技术基因DNA分子水平基因重组培育抗病毒番木瓜需要用到哪些分子工具?“分子手术刀”准确切割DNA分子“分子缝合针”“分子运输车”将DNA片段连接起来将体外重组好的DNA分子导入受体细胞首先要在体外对含有所需要的DNA分子进行“切
2、割”、改造和“拼接”;然后,将重组DNA分子导入番木瓜体细胞内,并使其在细胞中表达。1限制性内切核酸酶(限制酶)“分子手术刀”原核生物数千特定核苷酸序列磷酸二酯键黏性末端考点一重组DNA 技术的基本工具注意:限制酶不能识别RNA分子写出下列限制酶切割形成的黏性末端BamH:EcoR:Hind:Bgl:GATCAATTAGCTGATC*思考:你从中发现什么现象了?不同的限制酶可能切割形成相同的黏性末端。一、限制性内切核酸酶 分子手术刀2DNA连接酶“分子缝合针”磷酸二酯键大肠杆菌黏性末端黏性末端分子缝合针考点一重组DNA 技术的基本工具1.(生命观念)与DNA有关的四种酶项目限制酶 DNA连接酶
3、 DNA聚合酶 解旋酶作用底物DNA分子 DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位作用结果形成黏性末端或平末端形成重组DNA分子 形成新DNA分子 形成单链DNA分子磷酸二酯键 碱基对间的氢键3基因进入受体细胞的载体“分子运输车”考点一重组DNA 技术的基本工具(1)作用:将外源基因送入受体细胞。(2)常用载体:质粒、噬菌体、动植物病毒。(3)最常用载体:质粒。本质:裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外,并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。特点:有一个至多个限制酶切割位点,便于限制酶识别切割;能自我复制,或整合到受体DNA上同步复制;有特殊的标记基因,便于重组D
4、NA分子的筛选。2.有2个 不 同 来 源 的DNA 片 段A 和B,A 片 段 用 限 制 酶SpeI 进 行 切 割,B 片 段 分 别 用 限 制酶Hind、XbaI、EcoRV 和XhoI 进行切割。各限制酶的识别序列和切割位点如下。(1)哪种限制酶切割B 片段产生的DNA 片段能与限制酶SpeI 切割A 片段产生的 DNA 片段相连接?为什么?XbaI。因为XbaI 与SpeI 切割产生了相同的黏性末端。课 堂 测 评(2)不同的限制酶切割可能产生相同的黏性末端,这在基因工程操作中有什么意义?识别DNA 分子中不同核苷酸序列,但能切割产生相同黏性末端的限制酶被称为同尾酶。同尾酶使构建
5、载体时,切割位点的选择范围扩大。2(生命观念)载体上标记基因的作用载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后,抗性基因在受体细胞内表达,使受体细胞能够抵抗相应抗生素,所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞,作用机理如图所示:注意!标记基因不一定是抗性基因,还可以是荧光标记基因。判断正误。1E.coli DNA连接酶既可连接平末端,又可连接黏性末端。()2载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因。()3DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来。()4载体的作用是将携带
6、的目的基因导入受体细胞中,使之稳定存在并表达。()提示:E.coli DNA 连 接 酶 只 可 连 接 黏 性 末 端,T4 DNA 连 接 酶 既 可 连 接 平 末 端,又可连接黏性末端。提示:载体质粒通常采用抗生素抗性基因作为筛选标记基因。提示:DNA 连接酶恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。考向一 围绕工具酶,考查生命观念典型例题1下列有关基因工程和酶的相关叙述,正确的是()A同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒,因此不具备专一性B运载体的化学本质与载体蛋白相同C限制酶不能切割烟草花叶病毒的核酸DDNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键答案:C考向三围绕DNA的粗提取与鉴定,考查生
7、命观念典型例题3(2020 海 南 卷)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,错误的是()A羊的成熟红细胞可作为提取DNA的材料B提取植物细胞的DNA时,需要加入一定量的洗涤剂和食盐C预冷的酒精溶液能抑制核酸水解酶活性,防止DNA水解D在沸水浴条件下,DNA与二苯胺反应呈现蓝色答案:A典型例题2下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图 1、图 2 中箭头表示相关限制酶的酶切位点。下列说法正确的是()限制酶BamH Hindi EcoR Sma识别序列及切割位点GGATCCCCTAGGAAGCTTTTCGAAGAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCCA重组 DNA 技术所用的工
8、具酶是限制酶、DNA 连接酶和运载体B只有用同种限制酶切割DNA 产生的黏性末端才能互补C用图中质粒和外源基因DNA 构建重组质粒,可使用Sma 切割D使用 EcoR 同时处理质粒和外源DNA,可能会发生质粒或者目的基因的自身环化答案:D1(2021 广 东 月 考)下图表示一项重要生物技术的关键步骤,X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法错误的是()AX是能合成胰岛素的细菌细胞B质粒应具有一个或多个限制酶切点C基因与载体的重组只需要DNA连接酶D该细菌的性状被定向改造答案:C目的基因的 筛选与获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定 基因工程的基本操作程序1目
9、的基因的筛选与获取(1)筛选合适的目的基因目的基因:在基因工程的设计和操作中,用于改变_或获得_等的基因。主要是指_的基因。筛选目的基因的方法:从相关的已知_清晰的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。受体细胞性状预期表达产物编码蛋白质结构和功能考点二 基因工程的基本操作程序考点二 基因工程的基本操作程序PCR(聚合酶链式反应)扩增人工合成目的基因从基因文库中获取目的基因获取目的基因的方法概念:PCR是聚合酶链式反应的缩写。在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件,对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。PCR扩增仪目的、优点目的、优点(2)利用PCR获取和扩增目的基因(2)利用PCR获取
10、和扩增目的基因原理:DNA半保留复制。条件:DNA模板(目的基因所在的DNA片段)2种引物 耐高温的DNA聚合酶、4种脱氧核苷酸、缓冲液(含Mg2+)控制_,使DNA复制在体外反复进行(作用:分别与单链相应序列相结合,使DNA聚合酶能够从引物的_端开始连接)温度3变性当温度上升到90以上时,双链DNA自动解聚为单链。3 53 535353 53 53535不需要解旋酶当温度下降到50左右时,两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合复性延伸当温度上升到72左右时,溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下,根据碱基互补配对原则延伸合成新的DNA链3535353 5955072退火P
11、CR反应的过程(变性-复性-延伸)第一轮循环的产物作为第二轮反应的模板,经过变性、复性和延伸三步产生第二轮循环的产物。第二轮循环的产物作为第三轮反应的模板,经过变性、复性和延伸三步产生第三轮的产物。第二轮循环的产物第三轮的产物完成以后,常采用_来鉴定PCR的产物。结果:经过n轮PCR,DNA分子就以_ 的形式增加。琼脂糖凝胶电泳PCR反应的过程(变性-复性-延伸)获得目的基因后直接转入受体吗?不可以,游离的DNA片段进入受体细胞,一般会直接被分解,就算可以进行转录和翻译成蛋白质,游离的DNA片段也无法随着细胞分裂进行复制,导致子代细胞不再含有目的基因。第二步:基因表达载体的构建(基因工程的核心
12、)终止子启动子目的基因标记基因复制原点基因表达载体DNA复制所需结构2基因表达载体的构建-基因工程的核心(1)目的:使目的基因,同时,使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体的组成及作用在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代考点二 基因工程的基本操作程序注意!目的基因必须插入到启动子与终止子之间。重组DNA分子限制酶目的基因限制酶切割位点获取目的基因DNA连接酶基因表达载体构建模式图限制酶启动子限制酶切割位点终止子标记基因复制原点质粒同种限制酶或能产生相同末端的限制酶2基因表达载体的构建问题:该过程需要用到基因工程哪些工具?实践活动、自己动手构建基因表达载体质粒片段目的基因所在片段
13、操作:环化质粒,然后质粒上找到EcoR1 的识别序列(GAATTC)并切割,用同种酶切割目的基因实践活动二、自己动手构建基因表达载体质粒自身环化、目的基因自身环化、目的基因与质粒反向连接存在的缺点:2.如何防止目的基因和质粒的自身环化以及目的基因的反向连接?选择两种不同的限制酶同时对目的基因和质粒切割问题探讨:考点二 基因工程的基本操作程序下列质粒和目的基因应选择哪种酶进行切割?延伸应用(1)不破坏目的基因原则:如图甲中可选择Pst,而不选择Sma。(2)保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则:质粒作为载体必须具备标记基因,所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构,如图乙中不选择Sma。图解
14、限制酶的选择原则(3)确保出现相同黏性末端原则:通常选择与切割目的基因相同的限制酶,如图甲中 Pst;为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒,如图甲也可选择Pst和EcoR两种限制酶。易错提醒项目 启动子 终止子 起始密码子 终止密码子本质 _ _ _ _位置 目的基因上游 目的基因下游 mRNA首端 mRNA尾端功能_DNADNAmRNAmRNARNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录出mRNA使转录在所需要的地方停下来翻译的起始信号(编码氨基酸)翻译的结束信号(不编码氨基酸)启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比1.转化是指目的基因进入受体细胞
15、内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。此处“转化”与肺炎链球菌转化实验中的“转化”含义相同,实质都是基因重组。不同生物转化方法不同常用方法将目的基因导入植物细胞将目的基因导入动物细胞将目的基因导入微生物细胞农杆菌转化法花粉管通道法显微注射法Ca2+处理法3将目的基因导入受体细胞1.将目的基因导入植物细胞花粉管通道法(我国科学家独创)子房花粉柱头花粉管精子卵细胞胚囊用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中。在植物受粉后的一定时间内,剪去柱头,将DNA溶液滴加在花柱切面上,使目的基因借助花粉管通道进入胚囊。操作方式:3将目的基因导入受体细胞农杆菌转化法(常用)1.将目的基因导入植物细
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 课件 2024 届高三 生物 一轮 复习 37 基因工程 生物技术 安全性 伦理 问题
限制150内